数控机床故障诊断与维修 崔永波 任务七：SINUMERIK 802D PLC典型控制新

1、在线教务辅导网： 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网2022/10/141任务七：SINUMERIK 802D PLC典型控制及故障诊断任务的学习目标1了解PLC、CNC和机床之间的信息交换、了解PLC的功能。2熟悉PLC控制电路和数控机床的PLC控制过程。3学会根据PLC梯形图，配合机床的说明书，正确诊断、排除故障。在数控机床中，除了对各坐标轴的位置进行连续控制外，还需要对诸如主轴正反转起动和停止、刀库及换刀机械手控制、工作台交换、气液压、冷却和润滑等辅助动作进行顺序控制。顺序控制的信息主要是输入输出控制，如控制开关、行程开关、压力开关、温度开关等输入元件，电磁阀、接触器、继电器等输出

2、元件；还包括主轴驱动、进给伺服驱动的使能控制和机床报警处理等。数控采用可编程逻辑控制器来完成上述功能，称PLC。数控机床使用的PLC主要有两类：内装型和独立型。内装型PLC是CNC装置的一个组成部分，在CNC内部，它和数控系统共用一个CPU或者有独立的CPU。独立型PLC是CNC外部的专用设备。采用单独的CPU完成PLC功能，即配有专门的PLC，PLC在CNC外部。PLC、CNC和机床之间的信息交换一、 PLC与外部信息的交换 PLC的输入输出端口是数控机床与CNC进行信息交换的接口。PLC、CNC和机床三者之间的信息交换包括下列四个部分1CNC至PLCCNC送至PLC的信息可由CNC直接送入

3、PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信号含义和地址均由CNC厂家确定，PLC编程者只能使用，不能改变或增减。如CNC侧发给PLC的功能代码MST信号，通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。2PLC至CNCPLC送至CNC的信息也是由开关量信号的寄存器完成，所有PLC送至CNC的信号地址与含义有CNC厂家确定，PLC编程者只能使用，不能改变或增减。PLC给CNC侧各坐标的机床基准点及MST功能的应答信号。PLC与机床侧的信息交换也有两部分：PLC向机床传递的信息主要是控制机床的执行元件（如接触器、继电器、电磁阀等），以及机床运动部件状态和故障状态的显示。3机床至PLC机床侧的开关量信

4、号通过I/O单元接口输入至PLC中，除了极少数信号外，绝大多数信号的含义及所占用的PLC地址均可由PLC程序设计者自行定义。机床给PLC的信息主要包括机床的启动和停止、主轴的正转、反转和停止，切削液的开、关，坐标轴的点动以及卡盘的夹紧与松开，尾座顶尖的伸缩等信号，以及各部位限位开关、传感器等保护装置的状态，主轴伺服保护状态监视信号和伺服驱动系统运行准备情况。至机床PLC控制机床的信号通过PLC的开关量输出接口送至机床侧，所有开关量输出信号的含义及所占用PLC的地址均可由PLC编程者自行定义。传递的信息主要是控制机床的执行元件如电磁阀、继电器、接触器及确保机床各运动部件状态的信号和故障指示灯等。

5、二、 PLC的功能1机床操作面板的控制将机床操作面板上的控制信号直接送入PLC，由PLC输出给数控系统，以控制数控系统的运行。机床操作面板上各类控制开关的功能可以参阅随机附带的机床操作说明书。二、 PLC的功能2机床外部开关量输入信号控制将机床侧的开关量信号送入PLC，经过逻辑运算后，输出给控制对象，开关量信号包括各类控制开关、行程开关、接近开关、压力开关和温控开关信号等。二、 PLC的功能3输出信号控制PLC输出信号通过强电气柜中的接触器、继电器，机床侧的液压或气动电磁阀，完成对机床刀库、机械手和回转工作台等装置的动作。另外PLC输出信号通过继电器、接触器还对冷却泵电动机、润滑泵电动机及电磁

6、制动器等进行控制。二、 PLC的功能4伺服控制PLC控制主轴和进给伺服驱动装置的使能信号，以满足伺服驱动的条件，通过驱动装置驱动主轴电动机、进给伺服电动机和刀库电动机等。二、 PLC的功能5报警处理控制PLC接收机床强电气柜、机床侧和伺服驱动装置的故障信号，设置报警标志区中的响应报警标志位。如果有故障，数控系统便显示报警号及报警文本便于故障诊断。二、 PLC的功能6软盘驱动装置控制通过控制软盘的驱动装置，实现其与数控系统进行零件加工程序、机床参数、零点偏置和道具补偿等数据的传输。7转换控制有些加工中心的主轴可以实现立、卧转换。当进行立卧转换时，PLC完成以下工作：（1）切换主轴控制接触器。（2

7、）通过PLC的内部功能，在线自动修改有关机床数据位。（3）切换伺服进给模块，并切换用于坐标轴控制的各种开关、按键等。8坐标轴返回参考点控制9机床冷却系统控制10机床润滑系统控制11机床液压系统控制12工件夹紧松开、工作台的交换控制13机床排屑装置的控制14机床硬限位安全保护15机床各部分工作状态的监控16刀库管理和换刀控制三 PLC故障诊断当数控机床出现有关PLC方面的故障时，一般有如下四种表现形式：（1）故障可由PLC自身报警找到故障的原因。（2）故障可通过CNC报警直接找到故障的原因。（3）故障虽有CNC报警显示，但不能反映故障的真正原因。（4）故障没有任何提示。数控机床PLC故障诊断的方

8、法（1）根据PLC的I/O接口信号的状态检查故障（2）根据PLC故障报警诊断故障（3）通过控制顺序诊断故障（4）根据控制对象的工作原理诊断故障（5）通过PLC梯形图诊断故障PLC梯形图常用符号符号含义功能常开触点常闭触点取反将指令前段状态取反，即0变为1，1变为0。线圈输出线圈上升沿检测检测到上升沿，则位地址接通一个扫描周期表3-67 梯形图常用符号PLC梯形图常用符号下降沿检测检测到下降沿，则位地址接通一个扫描周期置位置位输出，使位地址的信号状态被置为“1”复位复位输出，位地址的信号状态被清为“0”RS触发器R为1时，位地址被清0，S为1时，位地址被置1PLC梯形图常用符号除了上述符号以外，

9、SINUMIERIK 802D数控系统PLC梯形图常用符号还有定时器T、计数器C、（加法计数器、减法计数器、加减计数器）、比较指令（等于、大于、小小于、小于、不大于、不等于）、整数与BCD码转换指令、移位指令、逻辑控制指令（无条件跳转、有无条件跳转、若非则跳转）、传送指令、逻辑块渊用指令等。主标识符有I（输入过程映像存储区）、Q（输出过程映像存储区）、M（位存储区）、PI（外部输入）、PQ（外部输出）、T（定时器）、C（计数器）、DB（数据块）等。PLC程序法处理故障的步骤与关键问题（1）PLC程序法的步骤1）按PLC报警号或程序停止的环节，根据机床厂提供的维修手册，找出相应的PLC程序模块号

10、和相应的报警点（输入/输出点，标志位、计数器、定时器等）这里的报警点不一定是故障点，也可能是指某标志位或计数器定时器受上位逻辑运算结果的影响，而不是直接的故障报警点。2）查找与报警点有关的所有程序段/块、梯形图或动作控制流程图，获得相关信号的标准逻辑状态。3）调用诊断画面或编程器，读取相关信号的实时状态。4）两种信号状态对比，判别出异常信号位置即为故障点。5）按电气图，查出故障点对应的元器件，进行故障点测试。6）根据不同的故障，性能、功能、连接或解除故障来调整或换件，排除故障。（2）PLC故障诊断的注意事项1） 了解机床各组成部分检测开关的安装位置，弄清检测开关作为PLC输入信号的标志。2）了

11、解执行机构的动作顺序，弄清对应PLC输出信号的标志。3）了解各种条件的标志信号。PLC报警的处理（1）一般报警的处理1）ALM400006缓冲的PLC数据丢失报警产生报警的原因主要有以下几点：操作不当引起（比如执行了PLC清零或用缺省值启动操作）。用保护数据启动，但事先没有进行数据保护。超出备份时间。出现该报警后重新更新所要求的数据，然后删除报警。2）ALM400015 PROFIBUS-DP I/O出错报警产生该故障的原因主要有以下几点：PROFIBUS I/O模块没有电压提供。客户端总线地址设置错误。PROFIBUS连接出错。SDBPROFIBUS配置不正确。出现该报警后可以按以下步骤进行

12、故障的分析和排除：检查PROFIBUS I/O模块是否有电压提供。检查PP72/48模块上PROFIBUS总线地址开关的设置状况。检查PROFIBUS总线的连接是否正确。检查SDB PROFIBUS配置是否正确，检查机床参数MD11240。（2）用户报警的处理802D在出厂时已经预装了通用的PLC实例程序，机床生产厂家根据机床的实际工作情况以及所需要实现的功能，必须对PLC实例程序进行增补。PLC用户报警其实就是PLC程序报警，机床生产厂家根据自己的需要也可以自行编写报警。这部分报警内容详见表3-69（不含用户编写的程序的PLC报警）。思考题数控系统中PLC的信息交换包括哪几个部分？数控机床PLC的故障诊断一般采用什么方法？PLC程序法的步骤有哪些？PLC故障诊断时的注意事项。数控机床PLC故障的表现形式。2022/10/14312022/10/14322022/10/14332022/10/14342022/10/1435馋死2022/10/14362022/10/